【化学】なんでプラ板って縮むの? どんなものならプラ板できるの?【子どもの疑問】

色とりどりのビーズ。
妖怪メダル風キーホルダー。
春雨スープの蓋のミニチュア。
これ全部、プラ板遊びでつくったものです。
そもそも、プラ板ってなんで縮むのでしょう?
どんな材料ならプラ板遊びできるのでしょう?
プラ板遊びしながら、
  • 身の回りのプラスチック製品の作り方

について学んでみましょう。

プラ板遊びのメカニズム

「プラ板」はなにでできているのか
お店で売っている「プラ板」は何でできているのでしょうか。
100均で買ってきたプラ板を見てみましょう。
材質=「OPS樹脂」と書いてあります。
「PS」はポリスチレンのことです。
つまり、プラ板はポリスチレンでできています。
プラ板はどうやってできているのか
そして、「OPS樹脂」は、二軸延伸ポリスチレンシートのことです。
「二軸延伸」とは、縦横二方向に引っ張って延ばすことです。

ポリスチレン樹脂を図のように

・2つの方向に引っ張って延ばして、
・冷やして固めて
つくります。
なぜトースターで焼くと縮むのか
引っ張って無理やり延ばされたポリスチレン。
温まると、また元の状態に戻ろうとします。
プラ板遊びは、ひっばって延ばされたプラ板が、延ばされる前の状態に戻ろうとすることを利用するものなのです。
どんな材料ならプラ板遊びができるのか
わざわざプラ板専用の板を買ってこなくても
・引っ張って延ばした状態で固められた
・ポリスチレン
があればプラ板遊びができるということです。
そして、
・引っ張って延ばした状態で固められた
・ポリスチレン以外の樹脂
でもできるでしょうか?

いろんな材料でプラ板遊び

 準備した材料
・100均のプラ板(ポリスチレン)
・春雨スープ蓋(ポリスチレン)
・ペットボトル(ペット)
プラ板
まずは、普通のプラ板。
160℃できれいに縮みます。
唯一の課題は縦横の収縮率がちがい。
なぜ縦横均一に縮まないのか
プラ板は加熱すると、延ばされる前の状態に戻ろうとします。
縦横の収縮率がちがうのは、もともとの縦横の延伸率が違うためです。
収縮率を計算するとまあまあ、まん丸になります。
CanDoのプラ板の場合の縦横収縮比率
 ちなみに今回使用したCandoのプラ板の収縮率は、ざっくり2倍。
もう少し正確には、
・縦 完成サイズの2倍
・横 完成サイズ2.2倍
とすると、ほしいサイズとなります。
妖怪メダル風に作りたい場合、
プラ板を縦長に置いて、93mm×84mmくらいに切ると、Φ42mmくらいになりました。
これを計算するの、すごく良い「比」の勉強になります。
春雨スープ蓋(ポリスチレン)

次に、プラ板と同じくポリスチレンでできている春雨スープの蓋を160℃で加熱。

加熱前

加熱後

きれいに縮みました!
なんか、かわいい。
やはりポリスチレンであれば、うまくできそうです。
ペットボトル(ペット)

最後はペットボトル。

ペットボトルはポリスチレンではなくて、PET=ポリエチレンテレフタレートでできています。

加熱前

加熱後

ペットボトルは縮むことは縮むんですが、うねうねになってしまいました。
調べてみると、「ペットボトルでビーズを作る」というのは割とメジャーな模様。
ペットボトルは縮みことは縮むんですが、くるっと巻いてしまうんですね。
さて、なぜでしょう。
なぜペットボトルだとまいてしまうのか
・材質
・作り方
も違うから、と考えられます。
材質
材質が違うので、例えば、熱に対する性質も違います。
プラ板=ポリスチレン=融点100℃くらい
ペットボトル=ポリエチレンテレフタレート=融点255℃くらい
作り方(ペットボトルの作り方)
ペットボトルは主に、二軸延伸ブロー成形法により製造しています。
試験管みたいなかたちの「プリフォーム」と呼ばれるペットボトルの元に空気を吹き込んでペットボトルの形に成形します。
「縦にのばして」「横にのばす」。
これ、どこかでききましたね。
そう、ペットボトルも引っ張って延ばして作っているという点では、プラ板と同じなんですね。
ペットボトルも温めると元の形に戻ろうとする。
でもペットボトルは元々の形も丸まった試験管形状なので、丸まってしまうのではないでしょうか。
ペットボトルで「プラ板遊び」をするなら、ペットボトルの丸くなる性質をうまく利用したもの、ビーズやブレスレットがお勧めです。
本記事では、
・プラ板遊びのメカニズム
・どんな材料ならプラ板遊びができるか
1歩突っ込んだプラ板遊びをご紹介させていただきました。
 材料を知り、その違いを生かして、たくさん楽しんでいただければ幸いです!
参考資料
Wikipedia・ポリスチレン
化学・繊維設備二軸延伸フィルム製造装置
ペットボトルの作り方
プラスチックの融点・耐熱温度